Ketik 'Kata Kunci' yang dicari dalam blog Ayo Sekolah Fisika

Terimakasih Untuk Subscribe Chanel Youtubenya.

Soal Hukum Newton dan Pembahasannya 8

Soal 1
Perhatikan gambar. Balok 2 (massa 2 kg) pada permukaan horizontal dihubungkan ke balok 1 (massa 1 kg) melalui seutas tali dan dua katrol licin. Koefisien gesekan statis dan kinetis antara balok 2 dan permukaan masing-masing adalah 0,60 dan 0,40. Suatu gaya dengan besar P dikerjakan secara langsung pada balok 1.
(a) Berapa nilai terkecil P yang akan menyebabkan balok bergerak? Suatu nilai P yang lebih besar dikerjakan untuk membuat balok bergerak dan kemudian gaya P ini dihilangkan.
(b) Jika balok 2 bergerak dengan jarak d dalam selang waktu tertentu t, berapa jauh balok 1 telah bergerak?
(c) Bagaimana hubungan antara percepatan a1dari balok 1 dan percepatan a2 dari balok 2?
(d) Berapa nilai-nilai a1 dan a2 tersebut?

Jawab:
Diketahui: µs = 0,6, µk = 0,4, w1 = 10 N dan w2 = 20 N,

(a)

Gaya gesek statis, fs,maks = µsw2 = 0,6(20 N) = 12 N, dan

Gaya gesek kinetis, fk = µkw2 = 0,4(20 N) = 8 N,

Dari data, w1 < fs,maks (balok masih diam)

Maka gaya total gaya yang menyebabkan balok bergerak minimal sama dengan gaya gesek statis maksimum,

P + 10 N = fs,maks

Pmin = 12 N – 10 N = 2 N

(b)
x2 = posisi balok 2 dari dinding, x1 = posisi balok 1 dari dinding dan l = posisi balok 2 dari katrol K1. Dari gambar di atas kita peroleh:

x2 = x1 + l

Panjang tali yang sedikit melilit katrol dapat kita abaikan.

Total panjang tali (dari dinding ke katrol K1) adalah L = x2 + l dan tidak berubah seiring waktu. Maka l = L – x2, sehingga

x2 = x1 + (L – x2) = x1 – L – x2

2x2 = x1 – L

atau
2d = x­1 – L = pergeseran balok 1

(c) dari bagian (b) L adalah konstanta (nilainya tetap), maka kita peroleh

2d2x2/dt2 = d2x1/dt2

Tetapi sisi kiri persamaan ini adalah percepatan balok 2 dan sisi kanan adalah percepatan balok 1, atau percepatan balok 1 adalah dua kali lipat dari percepatan balok 2:

a1 = 2a2

(d) (untuk kasus ini sistem telah bergerak atau P sudah tidak bekerja) tinjau balok 2, menurut hukum II Newton,

2T – fk = m2a2

2T – 8 N = 2a2 = a1                  (*)

Tinjaun balok 1:

10 N – T = m1a1

10 N – T = a1 atau

20 N – 2T = 2a1   (**)

Maka jumlahkan persamaan (*) dan (**), kita peroleh

12 N = 3a1

a1 = 4 m/s2 dan a2 = ½a1 = 2 m/s2.

Soal 2
Sebuah truk bak terbuka membawa sebuah peti. Peti tidak diikat terhadap lantai tetapi koefisien gesek statis antara peti dan papan truk adalah 0,70. Ketika lampu merah berganti hijau pada suatu jalan raya datar, supir mulai mempercepat truknya, berapakah percepatan maksimum truk agar peti tidak meluncur ke belakang terhadap lantai truk? jika peti berada 3 meter dari ujung bak terbuka, akankah peti itu jatuh dari truk dalam 2,0 sekon pertama dari geraknya ketika supir tepat melampaui percepatan maksimum ini? ambil koefisien gerakan kinetis µk = 0,6.
Jawab:
Gaya gesek statis antara peti dan lantai truk, fs,p = µsmg. Gaya horisontal yang mempercepat peti terhadap tanah hanya gaya tunggal fs,p sehingga menggunakan hukum II Newton pada peti arah horisontal kita peroleh

∑Fpeti = mapeti,tanah

fs,p = mapeti,tanah

µsmg = mapeti,tanah

nilai atruk,tanah = apeti,tanah = a, maka

amaks = µsg = 0,70(10 m/s2) = 7,0 m/s2

Jika percepatan truk a > amaks, maka peti akan bergerak berlawanan dengan arah gerak truk akibat adanya gaya gesek kinetis, maka percepatan peti adalah

∑Fpeti = mapeti,truk

fk = mapeti,truk

µkmg = mapeti,truk

apeti,truk = µkg = 0,6 x 10 m/s2 = 6 m/s2

dan peti akan bergeser sejauh (dari keadaan diam)

Δx = v0t + ½ at2 = 0 + ½ (6 m/s2)(2,0 s)2

Δx = 12,0 m, artinya peti akan jatuh dari truk

0 Response to "Soal Hukum Newton dan Pembahasannya 8"

Post a Comment

Sobat ASF! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!

Note: Only a member of this blog may post a comment.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel